Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Значение почвенно-климатических условий и минерального питания для получения картофеля высокого качества (обзор литературы)
1.1 Морфо-биологические особенности картофеля на Среднем Урале.
1.2. Значение сорта 18
1.3. Хозяйственно-ценные признаки сорта в зависимости от почвенно-климатических условий и минерального питания
1.4. Пластичность и стабильность сортов картофеля 27
1.5 Пригодность сортов картофеля к переработке 33
Глава 2 Условия, материал и методы исследования 40
2.1. Материал и методы исследований 40
2.2. Природно-климатические условия Среднего Урала 44
2.3. Метеорологические условия в годы проведения экспериментальной работы
Глава 3 Морфологическое развитие картофеля в зависимости от почвенно-климатических условий и фона минерального питания
3.1. Фенологические показатели роста и развития картофеля 53
3.2. Морфологическое развитие картофеля 55
Глава 4 Урожайность и фракционный состав картофеля
4.1. Накопление ранней урожайности 59
4.2. Урожайность картофеля 61
4.3. Фракционный состав 71
4.4. Количественный выход клубней 74
4.5. Фитопатологическая оценка 79
2 4.6. Адаптивная способность и стабильность картофеля по признаку урожайности картофеля
Глава 5 Питательная ценность сортов картофеля
Глава 6 Пригодность клубней картофеля к переработке
Глава 7 Экономическая и биоэнергетическая эффективность влияния различных факторов на урожайность картофеля
7.1. Экономическая эффективность 99
7.2. Биоэнергетическая эффективность 102
Выводы 106
Предложения производству
Литература
- Хозяйственно-ценные признаки сорта в зависимости от почвенно-климатических условий и минерального питания
- Природно-климатические условия Среднего Урала
- Морфологическое развитие картофеля
- Количественный выход клубней
Хозяйственно-ценные признаки сорта в зависимости от почвенно-климатических условий и минерального питания
Для получения высокого урожая картофеля важно не только общее количество влаги в почве, но прежде всего равномерное ее поступление в растения в течение всего периода вегетации. В фазе бутонизации и начале цветения возрастает потребность растений во влаге, в этот период они начинают образовывать клубни (Новиков Ф.А., 1937; Лорх А.Г., 1948; Бузовер Ф.Я., 1957; Schick R., 1962; Сапрыкин В.В. и др., 2004). Засуха в июле-августе угнетает процесс клубнеобразования (Beuster К.Н., 1952).
Растения картофеля требовательны и к питательным веществам почвы, которые должны находиться в ней в доступной форме и в достаточном количестве. Это во многом обусловлено биологическими особенностями картофеля и, в первую очередь, слаборазвитой, преимущественно расположенной в верхнем слое почвы корневой системой. Также эта культура при высокой продуктивности способна потреблять и накапливать большое количество питательных веществ (Кусков А.И., 2010).
В результате комплексной работы ученых под руководством А.Г. Лорха (начиная с 1954 г.) получены интересные и важные данные о влиянии фитоклимата на так называемое экологическое вырождение картофеля. Доказано, что клубни растений картофеля, сформированные при недостатке влаги и питательных веществ, а также при температуре почвы выше оптимальной, значительно уступают по продуктивности клубням, полученным при оптимальном обеспечении растений факторами жизни. Любой элемент технологии может быть положительным в одних условиях и, наоборот, малоэффективным в других.
Известно, что картофель хорошо отзывается на внесение органических и минеральных удобрений в почву. Использование удобрений является одним из важнейших условий для получения высоких урожаев этой культуры (Ничипоренко Н.С., Каримова Ш.Н., 1970; Каюмов М.К., 1976; Ганзин Г.А., Лубенцев В.М., 1979; Зиганшин А.А., Шарифуллин Л.Р., 1979; Власенко Н.Е., 1987). При удобрении картофеля следует учитывать особенности почвы (Коршунов А.В., 1982; Беспятых Н.С., Шафран С.А., 1982), химический состав удобрений и сортовые особенности картофеля (Бугай СМ., 1971; Писарев Б.А., 1990; Абазов А.Х., Ганзин Г.А., 1997). Эффективность применения удобрений повышается при выращивании картофеля в севообороте по лучшим предшественникам (Бацанов Н.С., Коршунов А.В., 1970).
Поступление азота и зольных элементов у картофеля растянуто на весь вегетационный период. Интенсивное усвоение элементов питания растениями происходит в период усиленного роста ботвы - в фазу бутонизации. Ко времени цветения потребляется до 50% азота, 40% фосфора и 80% калия от максимального содержания их в растениях (Коршунов А.В., 2001; Федотова Л.С, 2003). Для роста и развития растения картофеля физиологически необходимы и микроэлементы в небольших количествах, их применение повышает не только урожайность клубней, но и их качество (Кусков А.И.,2010).
Сорта разных групп спелости имеют различную реакцию на внесение минеральных удобрений (Ганзин Г.А., Резниченко В.В., 1975). Ранние сорта картофеля уступают по продуктивности позднеспелым сортам на слабых фонах и без внесения удобрения. Скороспелые сорта картофеля дают наибольшие прибавки при внесении калия (на фоне NP) и азота (на фоне РК). При среднем уровне внесения минеральных удобрений (МбоРбоКбо) наблюдается тенденция к росту урожая с увеличением периода вегетации (Будин КЗ., 1986; Кононученко Н.В., Никитина М.С., 1970; Литун Б.П. и др., 1988; Ганзин Г.А. и др., 2003).
Раннеспелые сорта, характеризуются коротким периодом вегетации и, как правило, менее развитой корневой системой, поэтому они более отзывчивы на минеральные удобрения по сравнению с поздними сортами. При более высокой дозе удобрений (N120P120K120) резко повышается продуктивность сортов среднеранней и среднеспелой групп, которые явно превосходят сорта ранней и среднепоздней групп по продуктивности. При дальнейшем повышении дозы удобрений (N150P180K180), на первое место выходят среднеранние сорта, а сорта среднепоздней группы снижают свою продуктивность и уровень урожайности у них даже ниже, чем при дозе удобрений N6oP6oK6o (Карманов С.Н. и др., 1988). Внесение минеральных удобрений с преобладанием азота (N120P60K.60) обеспечивает наибольшую прибавку урожая у раннеспелых сортов картофеля (4,31 т/га или 23,9%) по сравнению с контролем. Избыточное азотное питание способствует более мощному развитию растений, удлиняет вегетационный период, задерживает созревание и в результате этого снижается урожайность клубней (Ганзин Г.А. и др., 2003).
Под влиянием фосфора ускоряются процессы роста и развития растений, созревание клубней (Власенко Н.Е., 1987). Кроме того, фосфор улучшает качество и сохранность клубней (Золотов В.И., 2003).
Важную роль в процессах роста и развития растений играют калийные удобрения. Они ускоряет клубнеобразования, повышают качество клубней, увеличивает конечную продуктивность картофеля (Бацанов Н.С. и др., 1969), повышают устойчивость растений к болезням (Шнейдер Ю.И., 1970; Гаитов Ю.З., 1970; Хашхожев А.Х.,1970).
Картофелеводство располагает большим арсеналом удобрений для
повышения урожайности, но использование удобрений - вмешательство человека в кругооборот питательных элементов в земледелии (Прянишников Д.Н., 1952). Однако при разработке адаптивных технологий производства картофеля, дозы минеральных удобрений должны иметь не только экономическое, но и экологическое обоснование (Милащенко М.З., 2000).
Положительное влияние на продуктивность картофеля оказывает сера (Елькина Г.Я., 2014). Благоприятное действие серы отмечают и другие исследователи. Кореньков Д.А. (1982) считает, что при использовании сернокислого магния прибавка урожая достигает 6,5 т/га. По данным Н.Е. Власенко (1987), внесение серы в дозе 90 кг/га повышает урожай клубней картофеля на 2-3 т/га.
В составе «Кемира картофельное » наряду с основными элементами питания входят магний и сера. Внесение этого удобрения в гребни, как считает Шестаков Н.И. (2012), высокоэффективно. Также положительное действие «Кемиры картофельное» объясняется отсутствием в нем хлора и наличием магния. Кроме того, удобрение отличается благоприятным отношением между азотом и серой. По данным Елькиной Г.Я., наиболее благоприятное соотношение N:S составляет 15:1, и достаточно обеспечивает растения серой (30-40 кг/га).
Некоторые агротехнические приемы, повышающие продуктивность растений, нередко уменьшают экологическую устойчивость сортов. Например, увеличение густоты посадок и высокие дозы азотных удобрений способствуют росту урожая клубней, но в тоже время могут снижать устойчивость картофеля к засухе, поражению болезнями и вредителями (Жученко А.А., 2001).
Природно-климатические условия Среднего Урала
Средний Урал ограничен на севере 59с.ш., на юге - 55с.ш., на западе - 57 в.д. и на востоке - 62 в.д. Общая площадь - 105 тыс. км2 и включает в себя территории Свердловской, частично Пермской, Челябинской областей и Башкортостана. Расстояние от Екатеринбурга до ближайших открытых морей составляет по прямой до Карского моря - 1500 км, до Балтийского 1800 км, до Азовского - 1600 км и до Тихого океана около 5000 км (Смирнов Г.А., 1949).
Сложный рельеф и значительная протяженность по широте определяют многообразие климатов Урала, представленного пятью агроклиматическими зонами, границы которых определяются изолиниями сумм температур выше 10С (Селянинов Г.Т., 1945).
Наиболее холодная зона охватывает в основном таежную горную полосу Северного Урала, по горным цепям она частично заходит на Средний Урал. Это избыточно увлажненная зона и имеет скудные ресурсы тепла. Безморозный период около 80 суток. Вторая зона умеренно-холодная, занимает таежную горную часть Среднего и Южного Урала. Увлажненность здесь, как и в холодной зоне, высокая, но ресурсы тепла значительнее. Безморозный период - 90-95 суток.
Третья, умеренная зона, лежащая в границах изолиний 1600-1800С, охватывает среднюю часть Предуралья и Зауралья. Осадков за лето выпадает 300-350 мм. Условия третьей зоны являются вполне удовлетворительными для выращивания картофеля. В этой зоне сконцентрирована большая часть промышленных предприятий, в связи с чем, производство картофеля здесь имеет важное значение. Южнее и восточнее третьей расположены умеренно теплая четвертая и теплая пятая зоны, отличающиеся меньшей суровостью климата и более благоприятными возможностями для развития картофелеводства.
Климатические условия Среднего Урала отличаются сравнительно резкой континентальностью и характеризуются своеобразием всех времен года (Сапожникова С.А., 1945). Холодная и продолжительная зима начинается во второй декаде октября и заканчивается во второй декаде апреля. Самый холодный месяц - январь. Средняя температура воздуха зимних месяцев колеблется от - 14 до -18,3С, а средняя абсолютных минимумов составляет - 36-40С. Снежный покров высотой до 0,5-0,6 м устанавливается к середине марта. Почва промерзает на глубину 1,38 м и оттаивает в районе Екатеринбурга к 20 апреля.
Весна начинается около 15 апреля. Среднемесячная температура воздуха апреля колеблется от 0,7 до 3,1 С; максимальная достигает 22-27С. Снежный покров сходит во второй декаде апреля. Май является переходным от весны к лету. Средние месячные температуры воздуха в мае близки к 9-10С. количество осадков около 45-50 мм. Характерными для мая являются засушливые условия, которые возникают с наступлением высоких температур при незначительных осадках. Вероятность заморозка -1С в Екатеринбурге составляет в третьей декаде мая 88 %, в первой декаде июня -12 %. В отдельные годы интенсивность заморозков в мае достигает -13С. Весной почва устойчиво прогревается на глубине 10 см до 10С к 16 мая.
Лето начинается 21 мая и продолжается до 10 сентября Среднесуточные температуры воздуха находятся в интервале +10С. Средняя месячная температура июня 14-16С. июль самый теплый месяц в году, когда не бывает заморозков. Средняя месячная температура воздуха в июле 16-18С. во второй половине августа ночи становятся холоднее. В отдельные годы отмечаются первые заморозки, интенсивность которых может достигать - 4-5С. Продолжительность безморозного периода на поверхности почвы в среднем 75-80 суток.
Наступление осени отмечается при переходе температуры воздуха через +10С в первой декаде сентября. Средняя месячная температура в сентябре равна 8-9С, возможны периоды возврата тепла с температурой до 28-32С. Осенний период заканчивается в первой декаде ноября.
Сумма активных температур является наиболее важным показателем ресурсов тепла для картофеля. Умеренная климатическая зона Среднего Урала находится в изотермах десятиградусных температур от 1600 до 1800С. Гидротермический коэффициент за июнь-август, вычисленный по методу Г.Т. Селянинова (1945), составляет 1,3-1,5 и не дает представления о возможной обеспеченности растений влагой вследствие сильного колебания его величины по годам. За последние 30 лет в Екатеринбурге он изменялся в пределах 0,7-3,0, характеризуя то засуху, то избыточное увлажнение. Резкая засуха повторялась в девяти случаях из 30. По средним многолетним данным Уральского территориального управления по гидрометеорологии и контролю природной среды годовая сумма осадков на территории Среднего Урала 524 мм, в том числе за 10-й период - 268 мм. Максимум осадков приходится на июль.
Очень часто неравномерное распределение осадков наблюдается в течение вегетационного периода и хотя по средним многолетним данным максимум осадков выпадает в июне-июле, что совпадает с пиком потребности картофеля в увлажнении, тем не менее в этот период растения картофеля обычно страдают от недостатка влаги в почве (Рубин Б.А., 1979). Поэтому на Среднем Урале не всегда гарантированы устойчивые урожаи по годам без орошения.
Морфологическое развитие картофеля
Биометрические данные, свидетельствующие о специфике роста и развития растений картофеля в экологических точках, показали, что число и высота стеблей изученных растений определяются генотипическим различием сортов. В Центральной точке развитие растений было лучшим по сравнению с Восточной точкой (табл. 2), в связи с тем, что в период всходов наблюдалась теплая погода, почва хорошо прогрелась, что стимулировало прорастание большего количества глазков, а в период вегетации средние температуры воздуха не угнетали развитие растений.
Количество стеблей - признак, во многом определяющий количество клубней в кусте. Формирование стеблей у растений картофеля проходило не одинаково. Сорта Удача и Red scarlett при изменении условий возделывания не отличались в развитии надземной массы. Интересной особенностью выделились сорта Барон и Rosara, у которых сформировалось большее количество стеблей на растении.
Примечание фон 1 - без удобрений; фон 2 -N54P44KgoMgi4Sl4; фон 3 -N97P79Ki44Mg2sS25. В период посадки температура воздуха в Центральной точке отмечена выше, что положительно повлияло на формирование количества стеблей этих сортов. В Восточной точке количество стеблей на растении сорта Барон в среднем составил 6,8 шт., сорта Rosara - 6,6 шт.; а в Центральной точке -9,8 шт. и 10,4 шт. соответственно. Данный факт может быть объяснен индивидуальной реакцией сорта.
Оценка влияния фона минерального питания на формирование количества стеблей в кусте картофеля показала, что у сорта Red scarlett увеличилось количество стеблей в кусте при рекомендуемом фоне минерального питания. Увеличение количества стеблей у сорта Удача при рекомендуемом фоне минерального питания составило 0,9 шт./куст, а при повышенном фоне - 2,4 шт./куст в Восточной точке. Сорта Барон и Rosara большее количество стеблей сформировали в варианте без применения удобрения в Восточной точке 7,8 шт./куст, а в Центральной - 11,0 шт./куст и 10,9 шт./куст соответственно. Таким образом, положительное влияние внесения минерального удобрения при формировании надземной массы связано с сортовой особенностью сортов Удача и Red scarlett.
Данные о высоте растений картофеля свидетельствуют, что все изученные сорта картофеля по данному признаку в годы исследований сформировали вегетативную массу высотой от 0,49 м до 0,65 м. Высота куста 0,65 м отмечена у сорта Rosara в Центральной точке исследований при рекомендуемом и повышенном фонах минерального питания, а в Восточной - 0,56 м без применения удобрений; у сорта Барон - 0,62 м и 0,58 м соответственно при рекомендованном фоне питания. Увеличение высоты растения картофеля сорта Барон отмечено при повышенном минеральном питании на 1,9-3,4%, а при рекомендуемом фоне - на 6,9-7,4%. В Восточной точке исследований высота растений картофеля сорта Red scarlett при применении минеральных удобрений увеличилась на 6,1%, а у сорта Rosara в Центральной точке - на 14,0%.
В среднем за три года исследований четырех сортов картофеля в двух почвенно-климатических зонах масса ботвы одного растения колебалась в пределах 0,7-1,1 кг. Отмечено увеличение массы ботвы картофеля при рекомендованном фоне минерального питания в Восточной точке у сорта Барон на 22,2% и сорта Удача на 11,1%, в Центральной точке у сорта Барон на 12,5%. Применение повышенного фона минерального питания в Восточной точке исследований привело к увеличению массы ботвы у сорта Red Scarlett на 14,3%, у сорта Удача - на 22,2%, в Центральной точке у сортов Барон - на 12,5% и Удача - на 10%. Масса ботвы растений картофеля была менее подвержена изменениям условий выращивания. Данный признак в большей степени зависел от генотипа.
Таким образом, формирование растений картофеля зависит от сортовых особенностей растений. Внесение возрастающих доз минеральных удобрений и большая обеспеченность осадками Восточной точки исследований способствовало интенсивному развитию растений сортов Удача и Red scarlet! Растения сорта Барон в Центральной точке исследований, при неравномерном распределении влаги и тепла в период вегетации, сформировали куст с большим количеством стеблей и высотой куста 0,6 м, но при меньшей массе ботвы (0,8 кг/куст). В целом формирование куста картофеля изучаемых сортов зависело от генотипа и слабо изменяется при возделывании в различных точках.
Количественный выход клубней
Сорт Red Scarlett - на уровне 69,5% и 47,9% при повышенном фоне минерального питания в Восточной и Центральной точке соответственно. Сорт Удача при рекомендуемом фоне в условиях Центральной точки исследований показал - 43,1%, а в условиях высоких температур воздуха и оптимального распределения осадков без применения минерального удобрения - 42,0%.
Высокие температурные режимы воздуха в период вегетации, равномерное распределение осадков и повышенное минеральное питание оказали положительное влияние на формирование семенной фракции картофеля только на сорт Red Scarlett. Увеличение произошло на 23,4% по сравнению с условиями Центральной точки и без применения удобрений.
Выход крупной фракции картофеля в Восточной точке составил 39,7%, что достоверно ниже этого же показателя в Центральной точке - 46,0%. Накопление крупной фракции картофеля, более чем 50% от общего числа сформированных клубней, отмечено у сортов Барон - 50,8-54,7%, Удача -53,4-57,2% в Восточной точке; у сортов Red Scarlett - 49,6-54,9% и Удача -54,4-55,8% в Центральной точке.
Изучение влияния минеральных удобрений позволило выявить положительное действие рекомендуемого фона на формирование крупной фракции картофеля в Центральной точке у сортов Rosara - 32,8%, Red Scarlett - 54,9%; в Восточной точке у сортов Барон - 54,7% и Удача - 57,2% при повышенном фоне, у сорта Rosara - 30,4% - при рекомендуемом.
Формирование картофеля мелкой фракции в условиях Центральной точки исследований зависело от увеличения минерального питания у сортов Rosara - 6,6% и Барон - 5,6% (повышенный фон). Сорт Удача сформировал мелкую фракцию на уровне 5,4%, а сорт Red Scarlett - 3,8% без применения удобрений. В Восточной точке содержание мелкой фракции картофеля от общей урожайности у сорта Red Scarlett отмечено на уровне 5,0% без применения удобрения, у сорта Барон - 5,6% при повышенном фоне, у сортов Rosara - 7,4% и Удача - 4,6% без применения удобрений. 4.4 Количественный выход клубней
Для достижения большего количественного выхода семян большое значение имеет коэффициент размножения сорта, т.е. количество клубней на куст, при этом используют различные агротехнические приемы. В наших исследованиях мы провели сравнительный анализ по влиянию почвенно-климатических условий и норм внесения минерального удобрения на количественный выход клубней картофеля.
Формирование клубней на растениях картофеля изучаемых сортов в двух точках проходило по разному. Количество клубней семенной фракции сорта Удача максимально сформировалось при рекомендуемом фоне питания и составило - 8,0 шт./куст; у сорта Red Scarlett - 6,5 шт./куст в условиях Центральной точки. В то время как в Восточной - сорт Удача (8,0 шт./куст) и сорт Red Scarlett (7,0 шт./куст) сформировали большее количество клубней при повышенном фоне питания (табл. 7).
Сорта Барон и Rosara были стабильны при формировании клубней семенной фракции в зависимости от почвенно-климатических условий. Сорт Rosara сформировал максимальное количество клубней в варианте без применения удобрений, что составило 7,2 шт./куст в двух точках. Сорт Барон - при рекомендуемом фоне минерального питания в Восточной точке - 6,4 шт./куст, в Центральной - 6,1шт./куст.
Сорта Rosara и Red Scarlett при рекомендуемом фоне минерального питания имели 1,7-2,6 шт. на одно растение. Сорт Барон в варианте без применения удобрений имел 3,0 шт. на одно растение в Центральной точке, сорт Удача - 2,5 шт. в Восточной точке. Таблица 7 - Количество клубней в гнезде картофеля в зависимости от фона минерального питания и точки возделывания, шт./куст, 2007 - 2009 гг.
Общее количество клубней картофеля у различных сортов колеблется в пределах от 9,6 шт. до 11,2 шт. на одном растении. Большее количество клубней сформировали изученные сорта картофеля в Восточной точке. При рекомендуемом фоне минерального питания сорт Удача сформировал 11,8 шт./куст клубней в Центральной точке исследований и сорт Барон - 11,7 шт./куст в Восточной. Повышенный фон минерального питания способствовал формированию большого числа клубней у сорта Rosara - 11,2 шт./куст, Удача - 11,6 шт./куст в Восточной точке; 11,1 шт./куст и 11,3 шт./куст в Центральной точке соответственно. Влияние минерального питания на количество клубней крупной фракции имеет такую же закономерность, как и у семенного картофеля. Только сорт Rosara в двух точках исследований сформировал большее количество клубней при рекомендуемом фоне минерального питания. Выявлена отрицательная корреляционная зависимость между количеством клубней и товарностью (г=-0,676) у сортов картофеля.
Таким образом, количество сформированных клубней в гнезде определяется генотипом сорта картофеля. Рекомендуемый фон минерального питания и равномерное распределение осадков оказывают положительное влияние на увеличение количества клубней картофеля семенной и продовольственной фракций у сорта Барон, повышенное минеральное питание - у сортов Red Scarlett и Удача. Формирование клубней у сорта Rosara слабо отзывается на улучшение почвенно-климатических условий и минерального питания.
Количество клубней в кусте зависит от выбора сорта - 47,7%, от минерального питания - 34,3% и взаимодействия этих факторов - 17,2% (рис. 10). Изменение условий возделывания картофеля оказывает небольшое влияние на число семенных клубней в кусте.
